大直径耐磨钢球是一种研磨介质,主要应用在矿山、电力、冶金等工业领域,对相应的材料进行研磨、破碎等。由于其工作环境的恶劣性,耐磨钢球已成为工业生产中消耗量较大的易磨损件,其使用寿命会对其工作的相应领域的生产成本造成影响,因此人们一直在研究和改善耐磨钢球的制造工艺来不断提高耐磨钢球的质量。本文基于目前大直径耐磨钢球成形过程中存在的问题,研究制定了锻轧联合工艺制造大直径耐磨钢球的方法。工艺以制造直径为140mm的耐磨钢球为例,成形材料为65Mn钢,其优异的耐磨性、韧性、硬度等性能可为制造出高质量的耐磨钢球提供基础条件。锻轧工艺制造大直径耐磨钢球的成形过程是将棒料先在热锻方式下进行锻压成形,随后采用螺旋轧制的方式对初成形的耐磨钢球进行轧制终成形。并通过确定合理的工艺参数防止出现小平台、飞边等缺陷,同时提高钢球表面和心部质量。研究过程中主要使用DEFORM-3D软件模拟耐磨钢球的成形过程,明确和优化工艺参数,分析耐磨钢球成形的特点、质量和缺陷等。并通过实验对模拟结果进行验证。本文提出的工艺将对大直径耐磨钢球的实际生产具有指导意义。论文主要研究内容及结论如下:(1)基于大直径耐磨钢球的工作环境和市场需求以及钢球成形工艺的分析等,提出锻轧联合工艺生产大直径耐磨钢球的成形方案。(2)研究中以生产直径为140mm的耐磨钢球为例,设计成形过程中所需要的模具。根据体积不变等原理设计锻压模具球冠状型腔直径为142.2mm;同时研究了轧件在轧辊中的运动条件以及轧辊型腔参数选择原理等,将耐磨钢球轧制阶段的斜轧模具设计为螺旋轧辊,轧辊外直径为500mm,长度为650mm,螺旋孔型半径为71.7mm,孔型凸棱高度为70mm,棱宽为10mm,螺旋导程为150mm。(3)确定锻轧联合工艺制造直径为140mm耐磨钢球的重要工艺参数;探究在锻轧联合工艺最优参数下生产的耐磨钢球应力应变的变化和分布特点以及破坏系数和材料流动等状况;分析锻轧联合工艺制造的耐磨钢球的成形质量和缺陷。结果表明:锻轧工艺在锻压上模具下压行程为119.5mm,轧辊装配倾角为6°左右时耐磨钢球在模具中充形状态良好,表面不产生明显飞边和小平台等缺陷,且轧制阶段钢球在轧辊中运动状态平稳,轧制后耐磨钢球表面更为平整,整体质量更好。同时为避免轧辊在钢球表面产生磨损缺陷和轧制效果不明显的问题需要将耐磨钢球的轧制速度控制在3r/s~6r/s范围内。(4)通过实验验证模拟结果的有效性。实验中获得的耐磨钢球成形形状良好,表面流线完整,尺寸精度高。且此工艺制造的耐磨钢球的表面硬度也比目前工厂中锻造生产的耐磨钢球硬度更高。